一种二轮平衡车的制作方法

本发明涉及二轮平衡车领域，特别涉及一种二轮平衡车。

背景技术：

电动平衡车，又叫体感车、思维车、摄位车等，由于体积小，速度快，安全可靠，便于用户从车站到单位的时间缩短，是一种绿色环保、休闲娱乐的代步工具。

市场上主要有独轮和双轮两类。其运作原理主要是建立在一种被称为"动态稳定"(dynamicstabilization)的基本原理上，利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动电机进行相应的调整，以保持系统的平衡。是现代人用来作为代步工具、休闲娱乐的一种新型的绿色环保的产物。

目前，现有的二轮自平衡小车二轮共轴、二轮间独立驱动、平衡车的车身重心位于车轮轴上方，通过车身的前后运动保持平衡。二轮平衡车凭借自身灵活、简单的结构特性，频繁被用于地质勘探、灾区搜索、代步等领域。

但是几乎都以传统的手段采用人手动控制和遥控控制为主，传统的控制方法会受到天气、地形、光照等外界条件的影响，导致小车容易造成错误判断，而造成安全隐患，而且增加响应时间。

技术实现要素：

本发明的目的是提供了一种二轮平衡车，实现语音控制车体运动状体，不受天气、光照等外界条件影响，减少车体错误判断的可能性，提高了使用可靠性以及安全性。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种二轮平衡车，包括语音采集识别模块、设置在车体的主控mcu、电机与电机控制模块、数字运动传感器，所述语音采集识别模块用于将用户的语音指令采集并转换为音频数据后进行音频识别获得控制指令并将所述控制指令发送到所述主控mcu，所述主控mcu接收所述控制指令并进行处理后向所述电机与电机控制模块发送控制命令控制所述车体的运动状态，所述数字运动传感器采集所述车体的角速度和加速度并通过预定算法控制所述车体的状态使得所述车体保持平衡。

其中，所述语音采集识别模块包括用于采集用户发出的语音指令的咪头和与所述咪头连接的语音识别芯片以及与所述语音识别芯片连接的单片机，所述咪头将所述语音信号转换为所述音频数据之后发送到所述语音识别芯片，所述语音识别芯片对所述音频数据进行转换解码处理后进行识别从而获得识别结果数据后，由所述单片机对所述识别结果数据进行逻辑判断获得控制指令，并将所述控制指令发送到所述主控mcu。

其中，所述语音采集识别模块为ys-ldv7语音识别模块。

其中，还包括与所述语音采集识别模块连接的无线模块，用于将所述语音采集识别模块发出的控制指令发送到所述主控mcu。

其中，所述无线模块为蓝牙模块或wifi模块。

其中，所述mcu为包括stm32f103c8t632位微控制器的主控mcu。

其中，还包括设置在所处车体的前部与所述主控mcu连接的显示屏。

其中，所述显示屏为oled显示屏。

其中，还包括与所述主控mcu连接的语音合成模块，用于根据用于的控制指令输出所述车体的运动状态信息。

其中，所述语音合成模块与所述语音采集识别模块为一体式结构。

本发明实施例所提供的二轮平衡车，与现有技术相比，具有以下优点：

所述二轮平衡车，通过采集用户的语音指令并进行识别获得控制指令，并发送到主控mcu通过主控mcu控制车体的运动状体，实现二轮平衡车的目的，实现二轮平衡车的智能化，提高用户体验效果，同时语音控制不受天气、光照等外界条件影响，减少车体错误判断的可能性，提高了使用可靠性以及安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的二轮平衡车的一种具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的二轮平衡车的一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，所述二轮平衡车，包括语音采集识别模块10、设置在车体40的主控mcu20、电机与电机控制模块30、数字运动传感器50，所述语音采集识别模块10用于将用户的语音指令采集并转换为音频数据后进行音频识别获得控制指令并将所述控制指令发送到所述主控mcu20，所述主控mcu20接收所述控制指令并进行处理后向所述电机与电机控制模块30发送控制命令控制所述车体40的运动状态，所述数字运动传感器50采集所述车体40的角速度和加速度并通过预定算法控制所述车体40的状态使得所述车体40保持平衡。

通过采集用户的语音指令并进行识别获得控制指令，并发送到主控mcu20通过主控mcu20控制车体40的运动状体，实现二轮平衡车的目的，实现二轮平衡车的智能化，提高用户体验效果，同时语音控制不受天气、光照等外界条件影响，减少车体40错误判断的可能性，提高了使用可靠性以及安全性。

本发明对于语音采集识别模块10的结构组成以及所采用的芯片和种类、编码方式等不做具体限定。

在一个实施例中，所述语音采集识别模块10包括用于采集用户发出的语音指令的咪头和与所述咪头连接的语音识别芯片以及与所述语音识别芯片连接的单片机，所述咪头将所述语音信号转换为所述音频数据之后发送到所述语音识别芯片，所述语音识别芯片对所述音频数据进行转换解码处理后进行识别从而获得识别结果数据后，由所述单片机对所述识别结果数据进行逻辑判断获得控制指令，并将所述控制指令发送到所述主控mcu20。

采用单片机进行语音信号编码后的转换解码，解码效率高，使用成本低，而且还能够进行逻辑判断，功能强大。本发明中还可以采用其它的芯片或处理器进行音频数据的转换解码以及逻辑判断，本发明对其不要做具体限定。

本发明中对于单片机的类型以及型号不做限定，一般采用以ld3320芯片为核心的基于stc10l08xe的单片机即可实现上述功能。

在一个实施例中，采用以ld3320芯片为核心基于stc10l08xe单片机的语音采集识别模块10。首先通过咪头采集语音信号形成音频数据，通过ld3320芯片对音频数据进行转换解码等处理，将解码后的数据进行音频采用后辨识，最终将辨识后的结果存储在芯片的寄存器中。在处理识别数据的过程中，stc10l08xe单片机通过获取ld3320芯片中寄存器的数据，获取识别结果数据后，通过程序识别结果进行相应的逻辑判断，获得最终二轮平衡车需要执行的指令信息。

本发明对于语音识别模块的型号以及编码等方式不做具体限定，在一个实施例中，所述语音采集识别模块10为ys-ldv7语音识别模块，ys-ldv7语音识别模块功能强大，识别效率高，成熟稳定，可靠性好。

由于本发明中采用二轮平衡车车体40的运行状态，如加速、减速、转弯等，由于用户的头部与车体40之间有一定的距离，而在使用的过程中，有较多时候车体40会处在周围噪音较为繁杂的环境中，用户的语音指令容易与环境噪音混合，使得语音识别模块一方面由于距离远造成语音信号发生衰减变弱而难以分辨识别，另一方面由于环境噪音较大，进一步加大了识别难度，造成对二轮平衡车的控制能力下降。

为了解决这一技术问题，在本发明的一个实施例中，所述二轮平衡车还包括与所述语音采集识别模块10连接的无线模块60，用于将所述语音采集识别模块10发出的控制指令发送到所述主控mcu20。

通过无线模块60将语音采集识别模块10采集以及识别的用户发出的指令发送到主动mcu，使得可以将无线模块60并不设置在车体40上，而是可以远离车体40而靠近用户的头部，使得用户发出的语音能够在短距离内被语音采集识别模块10采集识别并由无线模块60发送到主控mcu20，减少了语音信号中的噪音以及语音信号自身的衰减，提高识别效率以及对二轮平衡车的控制能力。

本发明中一般将无线模块60与语音采集识别模块10进行集成，如制作为耳麦，用户将耳麦戴在头上，使得话筒与用户嘴部的距离很近，能够获得更高质量的语音信号，提高对二轮平衡车的控制能力以及控制可靠性。除此之外，还可以直接采用智能手机控制的方式，现有的只能手机都会具备无线模块60，而手机自身也具有话筒，具有语音采集的能力，而且只能手机中的处理器以及芯片具有极强的处理操作能力，配合特定的应用程序很容易实现语音采集识别模块10的功能，这样用户将将智能手机挂在胸前，打开无线模块60即可实现语音的采集、识别和发送，除此之外，还可以进一步利用智能手机配置的耳机，将其打电话的开关配置为语音采集，也可以实现上述的功能。

另外，二轮平衡车除了上述的使用方式之外，还可以设置特定的头盔，将语音采集部分以及无线部分集成到头盔，实现语音控制功能，同时采用佩戴头盔的方式，也能进一步保证在马路上驾驶二轮平成车时，保障用户的生命安全，在冬天还可以实现防寒的功能。

本发明对于无线模块60与语音采集识别模块10的集成方式以及集成后的外部形状结构不做具体限定。

本发明中的无线模块60的作用在于将识别的语音控制指令发送到mcu，本发明对无线模块60的种类不做限定，所述无线模块60可以为蓝牙模块，也可以为wifi模块，还可以为其它的无线模块60，本发明对此不作具体限定。

需要指出的是，本发明中除了可以将无线模块60与语音采集识别模块10集成之外，还可以将二者分开，即语音采集识别模块10的采集与识别并不集成在一起，而是识别部分设置在车体40，采集部分与无线模块60集成，在采集部分将用户的语音指令采集后，直接通过无线模块60传输到设置在车体40的识别部分，通过识别部分的识别判断后获得控制指令，然后发送到主控mcu20。

本发明中主控mcu20是进行数据处理的核心，本发明对mcu的型号不做具体限定，一般所述mcu采用包括stm32f103c8t632位微控制器的主控mcu20，或者其它型号的主控mcu20。

由于在二轮平衡车的使用以及维护过程中需要获得其运行数据，为了方便维护以及判断语音指令的识别结果是否符合预期，在本发明的一个实施例中，所述二轮平衡车还包括设置在所处车体40的前部与所述主控mcu20连接的显示屏。

通过在车体40的前部设置与主控mcu20连接的显示屏，显示车体40的运行状态，用户以及维护人员可以获得语音控制指令在车体40的判断结构，从而实现快速维护以及快速设置。

本发明对于显示屏的类型以及型号不做具体限定，所述显示屏一般为oled显示屏，当然也可以采用常规的led显示屏，之所不采用液晶显示屏，是因为该显示屏需要经常暴露在阳光下，液晶显示屏的寿命以及显示效果不如led显示屏。

由于现在正是智能化普及的时代，而不用户进行语音输出后，并不知道该语音控制指令是否被车体40接收执行，如果没有回馈，而直接执行，如果出现程序延时等现象，用户再次输入语音指令，很容易发生叠加而发生错误，如两次加速，会使得车体40进行两次加速，车体40的平衡较难保持，容易发生颤抖，而且车体40的速度可能会很快，容易与前方发生碰撞，更可怕的是如果发生连续转弯，如预期的转弯为转弯90度，而发生两次转弯就是转弯180度，极容易与后方的车辆或行人发生碰撞，造成安全事故。

为了解决这一技术问题，在本发明的一个实施例中，所述二轮平衡车还包括与所述主控mcu20连接的语音合成模块70，用于根据用于的控制指令输出所述车体40的运动状态信息。

通过语音合成模块70，将车体40在执行完成用户的语音指令通过语音的方式进行反馈，使得用户获得之前的执行效果，而不会发生重复下达指令的情况，提高了二轮平衡车的使用安全性以及可靠性，进一步保证用户的生命安全。另一方面，用户通过二轮平衡车的运行状体，二轮平衡车通过设置语音合成模块70进行相应的应答，如询问剩余电量，询问当前速度等，相当于为平衡车装上了嘴巴，更好地实现了人机交互体验，使得用户获得更好的体验效果。

本发明中的语音合成模块70可以设置在车体40，采用广播的方式进行语音反馈，也可以采用所述语音合成模块70与所述语音采集识别模块10为一体式结构，通过将语音合成模块70与语音采集识别模块10为一体式结构，实现了集成化的效果，另一方面也能够避免对周围环境造成声音污染，如其他人也在使用二轮平衡车时，能够避免发生语音混乱。

更进一步的，还可以通过采集特定用户的声线，实现语音开启与关闭车体40的功能等，本发明对此不作具体限定。

在本发明的一个实施例中，语音识别模块中，采用了以ld3320芯片为核心基于stc10l08xe单片机的语音识别系统。首先通过咪头采集音频数据，通过ld3320芯片对音频进行转换解码等处理，将解码后的数据进行音频采用后辨识，最终将辨识后的结果存储在芯片的寄存器中。在处理识别数据的过程中，stc10l08xe单片机通过获取ld3320芯片中寄存器的数据，获取识别结果数据后，通过程序识别结果进行相应的逻辑判断，获得最终平衡车需要执行的指令信息，之后将对应需要执行的指令数据通过蓝牙模块发送到平衡车，平衡车接收到指令后根据指令信息完成指令。语音合成模块中，采用了xfs5152ce为核心的语音合成系统，利用uart方式进行通信交互，通信波特率为9600pbs。当接收都指令数据时，xfs5152ce芯片解析当前的指令数据后，根据数据的帧数据，执行对应的命令以及使用帧数据，进而完成语音合成。

另外，本发明中还会设置电源模块，电源模块中提供的电压主要有7v、5v和3.3v。

优选地，本发明中的电源模块的输入电压由7.2v2000mah的镍锂电池提供，蓝牙模块采用2.4ghz频率，所述电机与电机控制模块的电机驱动采用tb6612fng驱动芯片，数字运动传感器型号为mpu6050。

本发明中的数字运动传感器采集车体的角速度和加速度作为输入量，利用pid算法输出控制量对小车进行控制。当车体位于前倾状态时，小幅度调节车体往前，使车体重心平衡。静止状态时，重心平衡不需要调节。当车体处于后仰状态时，小幅度调节车体往后，使车体重心前移。当车体需要转向的时候，通过调节车体轮子左右电机的运转速度，从而实现转向。当车体需要左转时，左轮电机减速，车体左转；当车体右转时，右轮电机减速，车体将右转。

综上所述，本发明实施例提供的二轮平衡车，通过采集用户的语音指令并进行识别获得控制指令，并发送到主控mcu通过主控mcu控制车体的运动状体，实现二轮平衡车的目的，实现二轮平衡车的智能化，提高用户体验效果，同时语音控制不受天气、光照等外界条件影响，减少车体错误判断的可能性，提高了使用可靠性以及安全性。

以上对本发明所提供的二轮平衡车进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。